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Vorabiturklausur 13/II
Atomphysik
24. Feb 07Moseleysches Gesetz Mit Hilfe der Röntgenspektroskopie konnte Moseley eine einfache Methode zur Bestimmung der Kernladungszahl von Elementen einführen.
1.1. Erzeugt man Röntgenstrahlung durch das Abbremsen von schnellen Elektronen in einer Röntgenröhre, sieht man im Spektrum einer kontinuierlichen („weißen“) Intensitätsver- teilung diskrete, anodenmaterialabhängige Linien überlagert.
Erklären Sie das Zustandekommen des Spektrums.
1.2. Bestrahlt man eine Goldfolie mit Röntgenstrahlen, so erhält man für die Abschwächung der Strahlintensität eine typische Wellenlängenabhängigkeit (Röntgenabsorptionsspektrum), die in der Skizze vereinfacht dargestellt ist.
a) Erläutern Sie, wie es bei der Wellenlänge 1 zu der sprunghaften Änderung im Absorptionsspektrum kommt.
b) Berechnen Sie die Wellenlänge 3 der K -Linie im Emissionsspektrum für Gold.
c) Warum unterscheidet sich 3 von 1 ?
d) Erläutern Sie das Zustandekommen der 2.Absorptionskante bei 2 .
Der Franck-Hertz-Versuch gehört zu den eindrucksvollsten Experimenten der Quantenphysik er ist relativ einfach ,
„ “ ( . .- .- ).
aufzubauen und durch einen atomphysikalischen Trick sieht man auch etwas vgl F H Versuch mit Neon
2.1. Skizzieren und beschriften Sie die im Unterricht verwendete Anordnung zur Demonstration des Versuchs von Franck und Hertz.
2.2. Erläutern Sie die physikalischen Vorgänge im Franck-Hertz-Rohr, die zu dem im folgenden Messdiagramm dargestellten Verlauf führen.
2.3. Aus dem Innern des mit Quecksilberdampf gefüllten Franck- Hertz-Rohres tritt ultraviolettes Licht aus, das man durch einen geeignetes Spektroskop nachweisen und dessen Wellenlänge man bestimmen kann. Es ergibt sich eine einzelne Linie mit der Wellenlänge =254nm .
a) Erklären Sie das Auftreten dieser Linie mit Hilfe geeigneter physikalischer Modellvorstellungen.
b) Zeigen Sie, dass sich die im Diagramm auftretende charakteristische Spannungsdifferenz zwischen den Maxima mit Hilfe der Wellenlänge der UV-Strahlung berechnen lässt.
2.4. Der Versuch wird nun abgeändert, indem man Neongas sehr geringer Dichte benutzt, in dem die Elektronen recht hohe Geschwindigkeiten erreichen, bevor sie ein Neon-Atom anregen. Bei einer Beschleunigungsspannung Ub ≈ 20 V entsteht unmittelbar vor dem Gitter eine dünne, rot
leuchtende Schicht. Diese Leuchtschicht kann nicht durch eine Emission entstehen, die von einem Energieübergang mit der Differenz e ∆U⋅ b = 20 eV herrührt. Begründen Sie dies, und erörtern Sie eine tragfähige Hypothese zur Entstehung der roten Leuchterscheinung.
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Moseleysches Gesetz:
E=13,6eV⋅Z−1²⋅1n² −1m² EnergieineV !
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siehe Formelsammlung
Viel Spa !ß Konstanten und Einheiten
